زانو جوشی

همانطور که می دانید از لوله های فولادی در صنایع مختلف برای انتقال مایعات استفاده می شود.  ضمن اینکه قیمت انواع لوله از جمله قیمت لوله صنعتی برای فعالان این حوزه از اهمیت ویژه ایی برخوردار می باشد . در برخی موارد، لوله کشی باید در یک زاویه مشخص نسبت به یکدیگر باشد تا انتقال سیال تسهیل شود. یک راه حل برای ایجاد منحنی با زاویه مشخص، استفاده از زانویی جوشی است. در این صفحه در مورد زانو جوشی و انواع آن صحبت خواهیم کرد. تا پایان نوشتار با ما همراه باشید.

زانویی جوشی یکی از اجزای کلیدی خطوط لوله صنعتی است که برای تغییر جهت جریان مایعات و گازها استفاده می شود. زانویی جوش برای اتصال دو لوله با قطر های یکسان یا متفاوت برای تغییر جهت جریان به ۹۰ درجه، ۴۵ درجه، ۱۸۰ درجه و در موارد محدود در زوایای ۶۰ درجه، ۱۲۰ درجه و ۳۵ درجه تولید می شود. این تغییر جهت سیال باعث کاهش فشار، شتاب و گاهی خرابی لوله می شود.

زانویی بنکن ۹۰ ۲
زانویی بنکن ۹۰ ۲
زانویی بنکن ۹۰ ۲
زانویی ۴۵ درجه بنکن

انواع زانو جوشی

زانویی جوشی بر اساس پارامترهای زیر طبقه بندی می شوند:

زاویه زانویی

طول و شعاع زانویی
– نحوه اتصال زانویی به لوله
– مواد مورد استفاده در زانویی

تقسیم بندی زانو فلزی از نظر زاویه خم

زانویی جوشی به طور معمول در زوایای زیر تولید می شوند:
۱-زانویی ۴۵ درجه
۲-زانویی ۹۰ درجه
۳-زانویی ۱۸۰ درجه

زانو جوشی فولادی در موارد خاص در زوایای زیر تولید می شوند

۱-زانویی ۳۵ درجه
۲-زانویی ۶۰ درجه
۳-زانویی ۱۲۰ درجه
۴-زانویی ۱۳۵ درجه

تقسیم زانویی جوشی از نظر طول و شعاع خمشی

بر اساس فاصله ای که سیال تغییر جهت می دهد، زانویی ها به دو گروه تقسیم می شوند و این فاصله از خط مرکزی را می توان از یک طرف به سمت دیگر محاسبه کرد که به عنوان فاصله مرکز به وجه شناخته می شود و برابر است با زاویه خم شدن زانویی است.

چنانچه شعاع زانویی جوش برابر با قطر لوله باشد (فاصله مرکز تا وجه برابر با قطر زانو باشد)، زانویی شعاع کوتاه (زانویی SR) است و معمولاً در پایپینگ فشار کم و یا سیال با سرعت کم و مکان هایی که محدودیت فضایی دارد استفاده می شود.

اگر شعاع زانو جوشی بزرگتر از قطر زانو باشد (فاصله مرکزی تا وجه ۱٫۵ برابر قطر زانویی است)، زانویی با شعاع بلند (LR elbow) که در خطوط لوله فشار بالا و سرعت سیال استفاده می شود و افت فشار کمتری نسبت به زانویی ۴۵ درجه در سیستم ایجاد می کند.

تقسیم زانویی فلزی از لحاظ نوع اتصال

زانوهای فلزی بسته به نوع مفصل به انواع زیر تقسیم می شوند:
۱-زانویی جوشی یا زانویی بات ولد(Butt Welded Elbow)
۲-زانو ساکت ولد(Socket Welded Elbow)
۳-زانو دنده ای(Threaded Elbow)
زانویی ۹۰ درجه ساکت ولد
زانویی ۹۰ درجه ساکت ولد
زانویی ۹۰ درجه ساکت ولد

زانو جوشی چگونه تولید میشود؟

در تولید زانوهای جوشی با پرس یا نورد گرم، نوع زانویی جوشی به گونه ای است که مستقیماً به لوله یا اتصال دیگری جوش داده می شود. برای جوشکاری راحت تر، اتصال زانو جوشی به صورت اریب بریده می شود. این نوع چینش باعث می شود که درز به بهترین شکل در فلز نفوذ کند. زانویی فولادی برای جوشکاری در خطوط لوله با دما ها و فشارهای کاری متفاوت استفاده می شود.

زانو ساکت ولد

اتصالات زانویی ساکت ولد نیز به لوله ها و اتصالات جوش داده می شوند. برخلاف اتصالات جوشی، اتصالات جوشی ساکت ولد در نهایت دارای ناحیه پلکانی یا ذوزنقه ای هستند.
قطر داخلی زانویی ساکت ولد مطابق با قطر بیرونی لوله بوده و کمی بزرگتر است تا لوله به راحتی در آن وارد شود. لوله وارد زانویی شده و روی پله اتصال قرار می گیرد. سپس توسط جوش، لوله به زانوی ساکت ولد جوش داده می شود.

زانویی ۴۵ درجه ساکت ولد
زانویی ۴۵ درجه ساکت ولد
زانویی ۴۵ درجه ساکت ولد
زانویی ۹۰ درجه ساکت ولد

زانو دنده ای فشار قوی:

زانو جوشی فشار قوی مشابه زانویی ساکت ولد است با این تفاوت که سطح داخلی زانویی پر فشار ماشین کاری شده و رزوه می شود. این نوع اتصال دنده ای از نظر مونتاژ و دمونتاژ بسیار راحت تر از اتصالات ساکت ولد است. به همین دلیل از نظر نگهداری و تعمیرات در خطوط لوله مناسب تر می باشند.

تقسیم بندی زانوهای فلزی از نظر مواد

زانوهای فلزی بر اساس نوع جنس به موارد زیر تقسیم می شوند:

۱- زانویی از جنس استنلس استیل:

ASTM A403 WP Gr. 304, 304H, 309, 310, 316, 316L317L, 321, 347-904L

۲ -زانویی فولاد کربنی:

ASTM A 234 WPB، WPBW، WPHY 42، WPHY 46، WPHY 52، WPH 60، WPHY 65 و WPHY 70.

۳-زانویی کربن استیل دما پایین:

ASTM A420 WPL3، A420 WPL6

۴- زانویی آلیاژی:

ASTM / ASME A / SA 234 گرم. WP 1، WP 5، WP 9، WP 11، WP 12، WP 22، WP 91

برخی دیگر از انواع زانو جوشی فلزی

علاوه بر انواع زانویی فوق، محصولات و تعدادی دیگر از انواع زانوهای فلزی که کاربردهای ویژه ای دارند طراحی شده است که در ادامه به شرح مختصری از برخی از آنها می پردازیم.

زانو تبدیلی-زانویی کاهنده-زانو شیپوری(Reducing elbow)

زانویی تبدیلی یک نوع کوپلینگ است که برای اتصال دو لوله با اندازه های مختلف استفاده می شود. همچنین زانو تبدیلی به زانویی کاهنده نیز معروف است، چرا که با کاهش تدریجی قطر زانویی، به اتصال یک لوله با سایز کوچک به لوله با سایز بزرگتر یا بالعکس کمک می کند.

استفاده از زانو تبدیلی باعث حذف تبدیل و کاهش یک سوم جوشکاری در خطوط لوله می شود همچنین کاهش تدریجی قطر در ناحیه زانویی تبدیل باعث کاهش مقاومت جریان، کاهش تلاطم و کاهش خوردگی داخلی در خطوط لوله می شود. از سوی دیگر، این ویژگی زانو جوشی تبدیل به طور قابل توجهی نشت در خطوط لوله را کاهش می دهد.

برای بسیاری از تولیدکنندگان سخت افزار، تعویض زانو یک مفصل غیر استاندارد در نظر گرفته می شود که باعث افزایش هزینه و زمان تحویل طولانی تر می شود. اگر شرایط اجازه دهد، استفاده از زانوی معمولی به همراه یک تبدیل گزینه مناسب تری به نظر می رسد.

زانویی بند(Bend)

به دلیل تغییر جهت تدریجی، زانویی بند کمترین افت فشار را در خطوط لوله ایجاد می کند. زانویی بند با شعاع خمشی پنج برابر قطر و سه برابر قطر زانویی تولید می شود. بحث افت فشار بسیار حیاتی است و برای استفاده در سیستم های لوله کشی که محدودیت فضا وجود ندارد در نظر گرفته شده است.

زانویی دست ساز(Miter bend):

زانویی دست ساز به عنوان زانویی استاندارد شناخته نمی شود و جنس زانویی که برای زانویی دست ساز استفاده می شود همان لوله است. زانویی دست ساز عمدتا به منظور تولید زانویی “۱۰ به بالا مورد استفاده قرار می گیرند، چرا که تولید اتصالات جوشی فولادی با سایز بالا مقرون به صرفه نیست. زانو جوشی دست ساز در لوله کشی های فشار ضعیف کاربرد دارد زانویی دست ساز در ۲ تکه ۳ تا ۵ تکه تولید می شود.

زانویی ۱۸۰ درجه-زانویی یو (Returns – ۱۸۰ Degree Elbow):

زانویی ۱۸۰ درجه برای تغییر جهت جریان در زاویه ۱۸۰ درجه استفاده می شود و در دو نوع زانویی کوتاه ۱۸۰ درجه و زانویی بلند ۱۸۰ درجه تولید می شود.

زانو نری و زانو مادگی:

زانو نری و زانو مادگی از انواع رایج اتصالات هستند که در خطوط لوله صنعتی برای تغییر جهت جریان استفاده می ‌شوند. همیشه یک زانویی نر از یک لوله با چرخ دنده مادگی برای تغییر جهت جریان در خطوط لوله استفاده می شود. و اگر از زانو با دنده های مادگی استفاده می شود، در طرف دیگر لوله از دنده های نر استفاده می شود. اتصالاتی مانند زانویی نری و زانویی مادگی را می توان در فرآیندها و سیستم ها و تجهیزات کنترلی در نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاه های بخار، صنعت برق، تاسیسات ساختمانی و غیره استفاده کرد.

ضخامت دیواره زانو جوشی

ضعیف ترین نقطه زانو جوش، شعاع داخلی زانو است. تنها استاندارد ابعاد و تلرانس برای اتصالات، استاندارد ASME B16.9 است. ضخامت لوله استاندارد روی خط جوش نباید کمتر از ۱۲٫۵ درصد ضخامت لوله باشد، انتهای اتصالات جوشی فولادی است.

روش تولید زانویی جوشی

برای ساخت زانوهای جوشی، سه راهی جوشی، ترانسفورماتور های جوشی و سایر اتصالات جوشی روشهای مختلفی وجود دارد که در زیر به طور مختصر به توضیح روش ساخت زانویی جوشی می پردازیم.

زانویی فلزی از لوله مانیسمان و لوله درزدار فولادی ساخته شده است بنابراین از لوله جوشی erw و efw برای ساخت زانویی جوشی در ابعاد متوسط و کوچک استفاده می شود و امکان ساخت زانویی جوشی با درز و لوله مانیسمان در ابعاد بزرگ وجود ندارد.

برای تولید زانوهای جوشی بزرگ باید از ورق فولادی استفاده شود. روش های مختلفی برای ساخت اتصالات جوشی وجود دارد. از جمله روش های اصلی تولید اتصالات جوشی می توان به دو روش معمولی شکل دهی گرم و شکل دهی سرد اشاره کرد.

در تولید اتصالات جوشی می توان به روش های فوق اشاره کرد:

۱-روش اکستروژن یا فرم دهی گرم اتصالات جوشی
۲-تولید به روش فشار هیدرولیک(فرم دهی سرد اتصالات جوشی)
۳-روش جوشکاری تک درز جوش در اتصالات جوشی
۴-روش جوشکاری دو درز جوش در تولید اتصالات جوشی
۵-روش کشش در تولید کپ جوشی

انواع روش تولید زانویی جوشی

تولید زانو جوشی به روش مندرل(فرم دهی گرم)

یکی از متداول ترین روش های تولید زانو جوشی استفاده از روش مندرل است که شکل دهی گرم محسوب می شود. در این روش لوله ای کوچکتر از محصول نهایی به قسمت های مورد نظر بریده شده و در داخل مندرل قرار می گیرد و با فشار هیدرولیک به جلو رانده می شود.

لوله های بریده شده از یک کوره القایی در انتهای جاده عبور می کنند و در این مرحله تغییر شکل ایجاد می شود. پس از آن به منظور سایز کردن، زانویی را داخل قالب گذاشته و با فشار پرس هیدرولیک، زانویی به فرم مطلوب و استاندارد خود می رسد.

تولید زانویی جوش داده شده به روش اکستروژن یا شکل دهی سرد (روش اکستروژن)

روش بعدی تولید زانو جوشی روش اکستروژن سرد یا فرمدهی سرد است که در این روش سرعت تولید زانویی به نسبت بیشتر از تولید زانویی به روش گرم است اما کیفیت زانویی جوش سرد به مراتب کمتر از روش زانو جوشی تولیدی به روش گرم است.

برای تولید زانویی شکل دهنده سرد ابتدا لوله ای به همان اندازه محصول نهایی در اندازه های محاسبه شده بریده می شود سپس به صورت هیدرولیکی به جلو هل داده می شود و در داخل قالب شکل می گیرد زانویی برای تولید زانویی فولادی ضد زنگ متوسط و کوچک استفاده می شود.

تولید زانویی جوشی به روش جوشکاری تک درز(UO Method)

جوش تک درز بیشتر برای تولید زانوهای جوشی، تبدیلی و سه طرفه جوشی با سایز متوسط مناسب است. در تولید زانوهای جوشی به روش تک درز، ورق فولادی به اشکال طراحی شده برش داده می شود.

سپس با قالب دیگری به شکل تیوب یا O شکل دیگری قالب گیری می شود به همین دلیل این روش به نام UO شناخته می شود. هنگامی که اتصال به شکل لوله باشد، زانویی در داخل و خارج درز جوش جوش داده می شود.

تولید زانویی جوشی به روش فرم دهی گرم (Hot Forming Method):

در روش جوشکاری گرم زانو جوشی فولادی، لوله را تا دمای قالب ذوب کرده و به صورت مشخص در داخل قالب می ریزند، این روش را می توان چندین بار تکرار کرد تا به شکل، اندازه و ضخامت مورد نظر دست یافت. این روش بیشتر برای خم کردن زانو هایی با ضخامت زیاد که به شکل مندرل شکل نمی گیرند مناسب است. از روش شکل دهی گرم می توان در تولید زانوهای جوشی با قطر های زیاد استفاده کرد.

مراحل اضافی تولید زانویی جوشی

پس از آن، زانویی باید تنش زدایی شود، زانویی جوشی در کوره تنش زدایی شده و در این مرحله تمام تنش های وارده در طول فرآیند تولید از بین می رود. در واقع تنش های فیزیکی و حرارتی وارد شده به زانو در طول فرآیند تولید در نقاطی متمرکز شده و این نقاط مستعد شکست و ناپدید شدن هستند. طی عملیات تنش زدایی، تنش های متمرکز شده در یک نقطه در کل سطح زانو جوشی پخش شده و به نوعی از بین می روند.

متأسفانه برخی از اتصالات بی کیفیت چینی و اکثر سازندگان اتصالات جوشی در ایران، فاز تنش زدایی را حذف کرده اند و کیفیت این نوع اتصالات که تنش زدایی نمی شوند، پایین و بسیار شکننده است و گاهی در اثر ضربه ترک می خورد.

شاید بهتر باشد کیفیت را فدای هزینه های اضافی کناشی از عملیات تنش زدایی در تولید اتصالات جوشی نکنیم و اتصالات با کیفیت بهتر را به بازار عرضه کنیم. در مرحله بعد به منظور از بین بردن پلیسه و زوائد موجود در بدنه زانویی جوشی و همچنین ایجاد زیر کار مناسب برای پوشش سطح زانو در مراحل زیر زانو وارد دستگاه سندبلاست می شود. مزیت دیگر دستگاه سند بلاست حذف ترک های سطحی و مودار ناشی از اعمال تنش های فیزیکی و حرارتی در حین تولید زانوهای جوشی می باشد.

مزیت دیگر دستگاه شات بلاست از بین بردن ترک های سطحی و مویی حاصل از اعمال تنش های فیزیکی و حرارتی در حین تولید زانویی جوشی است. در مرحله بعد دو سر زانویی جوشی باید پخ زده شود و یا اصطلاحا دو سر زانویی آرایش beweled به خود بگیرد. در مرحله آخر زانو جوشی، رنگ، مارک، بسته بندی و به انبار ارسال می شود.

خرید زانو جوشی

با توجه به کثرت انواع زانوهای جوشی در تولید اتصالات گازی، نوع زانوهای جوشی باید با نظر کارشناسان و ناظران سازمان نظام مهندسی انتخاب شود. مراقب کالاهای بی کیفیت و تقلبی موجود در بازار باشید. با مراجعه به سایت آهنات از قیمت روز اتصالات و یراق آلات گاز مطلع شوید.

هنگام مصرف زانویی فولادی گازی باید دقت کرد که تمامی محصولات از یک گروه انتخاب شوند. به عنوان مثال، اگر ۹۰ درصد زانوهای فولادی در ساختمان مانیسمان استفاده شود و شما فقط از ۱۰ درصد زانوهای جوشی استفاده کنید، کل پروژه با شکست مواجه می شود. بنابراین انتخاب زانویی جوش گاز مناسب برای هر خط لوله باید جدی گرفته شود.

زانوهای جوشی بهتر است به عنوان اتصال دهنده فولادی بین لوله ها برای مسیریابی و انتقال سیالات استفاده شوند. در فرآیند تولید این محصول از دو روش فرم دهی سرد و گرم استفاده می شود. تولید زانوهای جوشی با توجه به نوع کاربری بر اساس ساختار، مواد اولیه، زاویه نصب، شعاع و طول در انواع مختلف قابل انجام است. قبل از تهیه زانو جوشی بهتر است با توجه به نیاز خود و اطلاعات کافی یک زانو جوشی مناسب و بهینه را انتخاب کنید.

اینستاگرام آهنات را دنبال کنید .